汽轮机故障诊断技术_第五章.ppt

* * * * * * * * * * 第五节 蒸汽振荡故障的诊断 1. 叶顶间隙产生的激振力 在汽轮机中，当转子偏心时，转子叶轮和汽缸间的间隙沿周向不均匀，使间隙的漏汽量重新分布，小间隙处产生大推力，大间隙处产生小推力。其结果产生了一个垂直于转子中心位移的横向力，此力将诱发转子涡动。该力的大小与这一级叶轮的功率成正比，与叶片的高度成反比。 2. 汽封产生的激振力 (1)围带汽封产生的激振力。在汽轮机的高压级中，由于蒸汽的容积流量小，为了减少漏汽损失，常在动叶顶部围带处设置汽封以减少叶顶漏汽。蒸汽在围带汽封处产生的激振力的大小与汽封前蒸汽的参数(压力、温度)、汽封后蒸汽的参数(压力)、汽封间隙处的半径以及进入汽封的蒸汽的周向速度有关。一般来说，汽封前蒸汽的参数越高，进入汽封的蒸汽的周向速度越大，蒸汽产生的激振力越大。 第五节 蒸汽振荡故障的诊断 (2)隔板汽封产生的激振力。隔板汽封位于静叶根部，其所处位置的半径小，且动叶出口汽流余速较小，进入隔板汽封的汽流的预旋较小，蒸汽产生的激振力较小。 (3)轴端汽封产生的激振力。高压转子的轴端汽封几乎覆盖了高压转子的一半，进入轴端汽封的蒸汽参数很高。根据对一台产生严重自激振动的汽轮机高压转子的考察，证明其原因主要是高压缸前轴封中汽流激振所引起，并通过实验验证了这一点。 轴端汽封一般是迷宫式汽封。蒸汽在迷宫式汽封内流动时，对转子产生的作用力类似于滑动轴承对转子的作用力。 研究表明，迷宫汽封对转子的激振力与汽封的进出口压力、进汽预旋速度、转子转速、汽封的结构参数、转子涡动半径和涡动频率有关。 第五节 蒸汽振荡故障的诊断 二、蒸汽振荡故障的特征分析 汽轮机发生蒸汽振荡故障时，将出现下列故障征兆： (1)转子正向涡动，涡动频率为0.6~0.9倍工频； (2)轴心运动轨迹为椭圆形； (3)强烈振动时，有可能激发转子的一阶自振频率，表现为自激振动，强振时的主要频率为转子的一阶固有频率，且频带较宽； (4)负荷存在一个“门限值”，在其值附近可导致强烈振动； (5)转子的转速也存在一个“门限值”，在其值附近可导致强烈的振动; (6)振动的再现性强； (7)一般在转子不平衡、不对中和偏心时容易发生； (8)振动的大小，跟机组的负荷有密切关系； (9)蒸汽振荡故障多发生在汽轮机的高压转子上。 第六节 非转动部件松动故障的诊断 部件配合松动是汽轮机组的常见故障之一。部件松动故障分为两大类，一类是非转动部件的配合松动故障；另一类是转动部件的配合松动故障。其中前者较为常见。 非转动部件配合松动的典型情况是轴承外壳以过大的间隙与轴承座配合。其他情况还有轴承座的松动、支座松动、地脚螺栓松动和基础灌浆不实等。 转动部件松动的典型情况是套装叶轮和套装套筒与转轴的配合松动。 因部件松动而引起的振动应借助于非线性理论来进行分析。松动可以使任何已有的不平衡、不对中所引起的振动问题更加严重，从而可能导致汽轮机剧烈振动。本节简单讨论非转动部件松动故障的特征。 第六节 非转动部件松动故障的诊断 一、转动部件配合松动故障的常规特征分析 1.振动信号的时域波形特征 从振动信号的时域波形特征来看，当发生松动故障时，时域波形会出现跳跃现象，有时可能出现明显的跳变信号，松动故障越严重，跳变信号越突出。这种跳变信号有时甚至用手触摸也能感觉得到。 2.振动信号的频谱特征 由于非线性可能引起转子的分数次谐波共振(亚谐波共振)，其频率是精确的1/2、1/3、…倍转速。所以，当机组出现松动故障时，除了产生与旋转频率相同的振动外，还会产生和等分数级谐波振动，以及旋转频率的高倍频振动(如2X、3X、4X、5X、6X、7X及以上的频率成分)。 第六节 非转动部件松动故障的诊断 3. 振动的方向性特征 松动故障的另一特征是振动的方向性，特别是松动方向上的振动。由于约束力的下降，将引起振动的加大。松动使转子系统在水平方向和垂直方向具有不同的临界转速，因此，分谐波共振现象既有可能发生在水平方向，又可能发生在垂直方向。 二、松动故障的奇异特征提取 当松动故障不是太严重时，用振动信号的常规特征很难对其进行识别。也就是说，在松动故障发生的早期，其故障的特征并不是太明显。由于松动故障的危害性大，所以必须对其进行早期诊断和预报。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 汽轮机组常见横向振动故障的诊断 第五章 第一节 转子不平衡故障的诊断 转子不平衡是汽轮机组最为常见的故障，统计分析表明，汽轮机组